[发明专利]隧道施工通风系统节能运行控制系统及方法

权利要求书

1.一种隧道施工通风系统节能运行控制系统，其特征在于：包括供电电源（6）和控制器模块（3），以及与控制器模块（3）相接并用于设定风速标准值的参数设置模块（7）和用于根据控制器模块（3）输出的控制指令对风机（5）的转速进行变频调速的变频器（4），所述风机（5）与所述变频器（4）的输出端相接，所述控制器模块（3）的输入端接有通信模块（2），所述通信模块（2）的输入端接有设置在隧道施工作业面附近并用于对风速进行实时检测的风速传感器（1），所述供电电源（6）包括用于给变频器（4）供电的动力电源（6-1），以及与动力电源（6-1）相接并用于给风速传感器（1）、通信模块（2）、控制器模块（3）和参数设置模块（7）供电的电压转换电路模块（6-2）。

2.按照权利要求1所述的隧道施工通风系统节能运行控制系统，其特征在于：所述通信模块（2）为有线或/和无线通信模块。

3.按照权利要求2所述的隧道施工通风系统节能运行控制系统，其特征在于：所述通信模块（2）由与风速传感器（1）相接且用于将风速传感器（1）输出的电信号转换成光信号的第一光端机（2-1）、与第一光端机（2-1）的输出端相接并用于传输光信号的光纤缆（2-2）和与光纤缆（2-2）相接并用于将光纤缆（2-2）传输来的光信号转换成电信号输出给控制器模块（3）的第二光端机（2-3）构成，所述第二光端机（2-3）的输出端与所述控制器模块（3）的输入端相接。

4.按照权利要求1、2或3所述的隧道施工通风系统节能运行控制系统，其特征在于：所述风速传感器（1）设置在与风机（5）连接的风管出口处或设置在隧道内。

5.按照权利要求1、2或3所述的隧道施工通风系统节能运行控制系统，其特征在于：所述控制器模块（3）为可编程逻辑控制器。

6.按照权利要求1、2或3所述的隧道施工通风系统节能运行控制系统，其特征在于：所述参数设置模块（7）为键盘或触摸屏。

7.一种利用如权利要求3所述控制系统的隧道施工通风系统节能运行控制方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、风速标准值的设定：通过所述参数设置模块（7）将隧道施工不同作业工序对风速的要求值设定为对应于相应工序的风速标准值V1、V2、…、Vn，控制器模块（3）接收参数设置模块（7）设定的风速标准值V1、V2、…、Vn并存储在相应的存储单元中，其中，n为自然数；

步骤二、风速标准值的选择：通过参数设置模块（7）选择当前作业工序的风速标准值Vi，其中i=1、2、…、n；

步骤三、风速信号的实时检测及传输：通过所述风速传感器（1）对隧道施工作业面附近的风速进行实时检测并将其所检测到的风速信号V通过通信模块（2）实时传输给控制器模块（3）；

步骤四、信号采样及分析处理：通过所述控制器模块（3）对风速信号V和变频器（4）的输出频率f进行周期性采样，并将采样得到的数据进行如下处理：

步骤401、所述控制器模块（3）根据公式1－V/Vi对采样得到的风速信号V与当前作业工序的风速标准值Vi进行分析处理，得到风速差率1－V/Vi；

步骤402、所述控制器模块（3）根据公式△f=（1－V/Vi）f对风速差率1－V/Vi与采样得到的变频器（4）的输出频率f进行分析处理，得到变频器（4）的输出频率f的增量△f值；

步骤五、对风机（5）进行变频调速：所述控制器模块（3）向变频器（4）发送输出频率f改变△f值的控制指令，变频器（4）的输出频率改变为f1=f+△f，通过变频器（4）对风机（5）进行变频调速，实现风机（5）转速的改变，进而实现风机（5）输出风量的改变，达到了对隧道施工作业面附近风量进行调节的目的，使得风速传感器（1）所检测到的风速信号V趋近当前作业工序的风速标准值Vi；

步骤六、当进行隧道施工其他作业工序时，通过参数设置模块（7）选择其他作业工序的风速标准值，重复进行步骤二到步骤五，直至隧道施工所有作业工序结束为止。

8.按照权利要求7所述的控制方法，其特征在于：步骤三中通过通信模块（2）将风速传感器（1）所检测到的风速信号V实时传输给控制器模块（3）的具体过程如下：

步骤301、通过第一光端机（2-1）接收风速传感器（1）所检测到的风速信号V并将风速信号V这一电信号转换成相应的光信号；

步骤302、第一光端机（2-1）将步骤301中的到的光信号通过光纤缆（2-2）传输给第二光端机（2-3）；

步骤303、第二光端机（2-3）接收光纤缆（2-2）传输的光信号并将光信号转换成风速信号V这一电信号后实时传输给控制器模块（3）。